Fuzzy Logic

Fuzzy Logic

Christian HELFRICH, Dip!.- Wirtsch.-lng., Jahrgang 1937, Abschluß 1965 an der TU Graz, Ausbildung zum Feinmechaniker in München, Ingenieurschule in Mün- chen, Konstrukteur bei Siemens AG, Studium 1960 bis 1965 in Graz, 10 Jahre internationale Unternehmensberatung in Zürich und Chicago, Hauptabteilungs- leiter für Zentrale Organisation in einem deutschen Konzern, Geschäftsbereichs- leiter Technisches Management Roland Berger in München, geschäftsführender Gesellschafter der Gesellschaftfür Technisches Management (gtm) in München, seit8 Jahren Professor für Fertigungsplanung und -steuerung an der Fachhoch- schule München, zahlreiche Veröffentlichungen über Produktionsplanung und -steuerung.

Zahlreiche Seminare mit dem Thema: "Die Auswirkung der Fuzzy-Technikfür die Logistik". Ergebnisverantwortliche Einführung neuer Konzepte der Produktions- logistik.

Neuere Entwicklungen auf'dem Gebiet der Produktionsplanung und -steuerung

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Einkauf fert i gung

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Es gibt in der Fabrik der Zukunft sicher noch die Fertigung, sie ist aber seg- mentiert und nach dem Materialfluß (oder besser nach dem Markt) organi- siert. Die Mitarbeiter sind in Gruppen für das Arbeitsergebnis kompetent und verantwortlich. Sie können reparieren, rüsten, die Feinsteuerung übernehmen, sich selbst kontrollieren - es braucht dazu keine Stabsabteilungen. Dauer- hafte Verbesserungen unverzüglich durchzusetzen ist die Leitidee.

Nichts anderes meint ja das neue Schlagwort "Lean Production".

Welche Anforderungen stellen sich in dieser Umgebung an das PPS-System?

Kleinteile

verwendet den Begriff der Wertschöp- fung: die Differenz zwischen Erlös und Einstandskosten. Es ist für jeden Theo- retiker und auch Praktiker klar, daß die Montage (und nicht die Fertigung) das Gebiet der maximalen Wertschöpfung ist.

Demnach muß die Montage das Zen- trum des zu steuernden Bereiches sein.

Es sind demnach für die Montage z.B.

die Lieferantenanbindungen wichtig, eine Schüttgutregelung, die Komplett- fertigung für Einfachteile - alles neue Anforderungen und keine Anwen- dungsgebiete für ein herkömmliches PPS-System (siehe Abb. 1).

2. Szenario der Fabrik der Zukunft: künftige An- forderungen

Jede betriebswirtschaftliche Vorlesung Abb. 1: Die Montage in der Fabrik der Zukunft

1.

Situation

"Panta rhei" - (alles fließt, alles ändert sich) - das stimmt immer und überall und natürlich auch für die Produktions- planung und -steuerung (PPS).

Während noch vor zehn Jahren PPS fast gleichzusetzen war mit der Ormig- Abteilung, die die Arbeitspapiere für fast jeden Arbeitsgang druckte, gibt es heute die "Logistische Kette" vom Lie- feranten zum Kunden, die von PPS zu steuern ist. Die Fertigung hat daran nur noch einen zeitlichen Anteil von ca.

3~0%.

Sogar die große ffiM hat ihre COPICS - das Standardsystem für die herkömmli- che PPS - vom Markt genommen, es gibt Seminare mit dem Titel: "PPS in der Krise" oder "PPS im Wandel" - ein großes Umdenken hat eingesetzt.

Kaum ein anderes Gebiet ist für den Wirtschaftsingenieur so gut geeignet wie die Produktionslogistik, also der von PPS zu steuernde Bereich. Die bestorganisierten AutofIrmen haben in den Logistik-Abteilungen ja zu 80 % Wirtschaftsingenieure, auch einige ComputerfIrmen stellen keine reinen Betriebswirte mehr ein.

Es ist deswegen wichtig, sich über die neueren Entwicklungen auf diesem Gebiet auf dem laufenden zu halten.

DER WIRTSCHAFTSINGENIEUR 25 (1993) I

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nur besondere Ausnahmen HersteliprozeB:

Mitarbeiter als "Subunter- nehmer".

Auf Machbarkeit geprüfte

"Unteraufträge" .

Fuzzy Logic

Aufträge

,

^,

\ Feinsteuerung

J

BDE

Hersteliorozeß:

Anonymes Abarbeiten von minutengenauen Vorgaben mit nicht machbaren Termi- nen.

Aufträge

\

l!!

I

, ,

Dispo

\ Feinsteuerung

J

BDE

Hersteliprozeß:

Noch komplizierteres ano- nymes Abarbeiten von exakten Vorgaben mit nicht machbaren Terminen.

Aufträge

EVA

(mit Fuzzy)

Dispo

Finsteuer ng {

- Deckungsbeitrag

• Engpässe

• Kapazitäten - Material

1985

Abb. 2: Entwicklung der PPS

Wozu dann noch die genauen Arbeits- pläne aus der REFA-Zeit? Wozu dann noch BDE mit der unausgesprochenen Kontrollwut über jeden Arbeitsgang?

Es gibt doch dann keinen Akkordlohn mehr, es gibt keine Lohnscheine mehr - Arbeitsmenge und Lohnfindung sind entkoppelt.

Die PPS gibt dann z.B. nur noch Zeit- scheiben vor, z.B. die Arbeiten für eine Woche und läßt sich statt der BDE nur die Ausnahmen melden, also die wirk- lichen Störungen.

Das PPS-System kennt die Rahmen- verträge und bildet eineArtFrühwarn- system: in einer Woche erwarten wir die Lieferung.

Das PPS-System ermöglicht die liT- (lust-in-Time)-Abrufe der Bereitstel- ler. Das sind Teile, die ohne Bestands- führung und ohne ettobedarfsauflö- sung direkt in den Verbrauch gebucht werden können.

PPS muß für die ganze "Logistische Kette" eine Art Frühwarnung liefern:

in einer Woche ist der Termin, meldet bitte, wenn er in Frage gestellt ist.

Das gilt auch für den Verkauf, das Konstruktionsbüro, die Arbeitsvorbe- reitung - soweit dies überhaupt noch eigene Abteilungen sind und nicht in einem Auftragszentrum oder ähnli- chem zusamrnengefaßt wurden.

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1990

60%der Herstellkosten sind Material, nur etwa 25%Lohn - und dieser rela- tiv kleine Anteil wird heute noch mit großem Aufwand gesteuert, was ja in aller Regel nur heißt, daß die Kapazitä- ten maximal ausgelastet werden.

Die maximale Auslastung ist aber nicht mehr das alleinige Ziel. In der Fabrik der Zukunft läßt man sie bewußt bei nur etwa 90%.

Der Grund liegt in der Bilanzstruktur:

das Anlagevermögen hat ca. 25 % und das Vorratsvermögen ca. 50% der

Kapazitäts- auslastung

System- kosten

Flexibilität

(~nderun9sfreund­

1ichkeit)

Abb. 3: Zielpolygon

1993

Bilanzsumrne - wenigstens im Durch- schnitt des deutschen und österreichi- schen Maschinenbaus. Das weiß in- zwischen jeder. In Vorlesungen und Seminaren wird das diskutiert. Nur die PPS-Systeme scheinen davon un- berührt.

3. Der praktische Weg:

Markterfolg ohne PPS

Die Praxis hat diese Schwächen längst erkannt. Auch wenn es immer noch

Durch 1aufzeit

Termintreue

Bestandshöhe

Fuzzy Logic

Neues Denken:

• vernetzt

•hor~zontal

• ganzheitlich

,,1-..---.

droh.

FeMeii

Abb. 4: Auftragsbezug

einige Firmen geben soll, die in Leit- stände und BDE - den typischen Hilfs- mitteln der Feinsteuerung investieren - stellen andere längst um auf Ferti- gungsinseln, Gruppenorganisation und bilden dadurch Freiräume für die Mei- ster und ihre Mitarbeiter. Jeder Meister hat einen besseren Überblick über "sei- ne" Fertigung als der teuerste Leit- stand. Es werden die Maschinen umge- stellt, z.B. anreißen, bohren, fräsen hin- tereinander - mit ganz wenig Organi- sation ist die Durchlaufzeit dramatisch verkürzt und die Lagerberührung zwi- schen den Arbeitsgängen vermieden.

Das PPS-System herkömmlicher Phi- losophie, wie z.B. das schon erwähnte COPICS mit den arbeitsgangweisen Rückmeldungen greift dann ins Leere.

Es müßte eigentlich nur noch den End- termin für die fertige Arbeit angeben.

Und dies - wenn gut konzipiert - in einer flachen Stücklisten-Struktur und Organisationsstruktur. Denn "Lean Production" bedeutet ja auch viel Kompetenz beim Meister, vor Ort oder anders ausgedrückt: am Punkt der Wertschöpfung.

Oft werden sogar die überkommenen Arbeitspläne, die Basis für jede taylori- stische Fertigung und das davon abge- leitete PPS-System abgeschafft. Denn die Meister wissen es besser, außerdem ist der Plan immer veraltet.

4. Der Software-Weg für das neuePPS

Der Weg für die neue Software ist lang und wird vorerst nur zögernd began- gen.

Auftrag

!

droh.

Engpa8

Denn wenn die Feinsteuerung als zu steuerndes Gebiet entfällt, bleiben eigentlich nur noch die Bausteine Dis- position und Grobplanung als PPS- Module. Die Feinsteuerung ist dezentra- lisiert auf Meisterebene (siehe Abb. 2).

Der Begriff der "Plansteuerung" wird ernst genommen: am Bildschirm wer- den die Pläne und Steuerungen für die Auslastungen, die Engpaßteile und - ganz wichtig! - den Deckungsbeitrag für die nächsten 12 bis 18 Monate gezeigt und anschließend in der Vor- standssitzung gestaltet.

Das ist die einzige Möglichkeit, wie der Anwender die Engpässe oder die Kosten und Erlöse etc. noch anpassen kann, falls eine der Zielgrößen nicht erreicht werden sollte.

Zielgrößen sind doch nicht nur die Kapazitätsauslastung, sondern auch z.B. die Bestandsentwicklung, die Durchlaufzeit, die Termintreue, die Kosten, der Deckungsbeitrag, die Fähigkeit zur Anpassung (Flexibilität) u.a. (siehe Abb. 3).

Am Bildschirm werden die künftigen Ergebnisse simuliert und gestaltet. Die geänderten Daten werden dem Groß- computer übermittelt, er verarbeitet das machbare Produktionsprogramm in der Nettobedarfsrechnung weiter.

Beachtenswert ist dabei der konse- quente Auftragsbezug: es gibt keine Raffungen in Form von Losgrößen.

Diese sind Meistersache geworden, die Andlersche Losgröße ist längst als irre- führend abgeschafft. Sicherheitsbe- stände sind jetzt Sicherheitsreichwei- ten und werden dynamisiert, Z.B. bei zurückgehender Konjunktur in Abhän-

gigkeit vom abnehmenden Risiko nicht beliefert zu werden um 30 % herunter- gesetzt. Die Stücklisten sind - wie bereits gesagt - flach. Jede Frühwar- nung für Engpaßkapazität oder -mate- rial ist doch immer im Auftragsbezug zu sehen. Die Aufträge sind die Ver- netzung des Systems - nichts sonst (siehe Abb. 4).

Wenn man diese Software-Änderun- gen annimmt, kommen weitere Mög- lichkeiten. Alle Daten der PPS-Syste- me sind "harte" Daten, sie müssen genau sein. Und doch weiß jeder, daß die Termine, die Arbeitspläne, daß ins- besondere die Übergangszeiten nicht stimmen. Warum nicht mit "weichen"

Daten arbeiten?

Die Fuzzy-Logic bietet die Möglich- keit dazu. Sie ist derzeit weltweit in starkem Aufwind befindlich. Sie ist ein mathematisches Hilfsmittel: um auch bei Unschärfe robuste Entscheidungen zu ermöglichen. Wenn Kameras, U-Bahnen, Zementwerke und andere technische Prozesse mit "weichen"

Daten gesteuert werden können, war- um nicht auch unsere PPS-Systeme der Zukunft?

Fassen wir zusammen. Die PPS-Syste- me für die Fabrik der Zukunft zeichnen sich durch folgende Charakteristika aus:

- Simulation - Graphik

- Frühwarnung der "Pipeline", insbe- sondere zum Lieferanten

- Vereinfachungen, wie z.B. Schüttgut- regelung. (Also kein 100 %-Modell der Wirklichkeit im Computer!) - Ermöglichen der Gruppenorganisa-

tion

- konsequenter Auftragsbezug

- Mitführen betriebswirtschaftlicher Daten (z.B. den Deckungsbeitrag) - Aufzeigen von Varianten

- Anbieten von Steuerungsgrößen (z.B. Durchlaufzeit gegen Kapa- zitätsauslastung)

- Weiche Daten mit Fuzzy Logic.

Fast möchte man aufmunternd sagen:

es gibt viel zu tun, packen wir es an!

(Das skizzierte Konzept ist in der Soft- ware EVA (Expanded Value Adding) verwirklicht, einschließlich der Fuzzy- Logic. Es befindet sich in einigen fort- schrittlichen österreichischen Firmen bereits in der Phase der Einführung.

Als Filter für das früher installierte PPS-System erzeugt es das "machbare Produktionsprogramm".)

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DER WIRTSCHAfTSINGENIEUR 25 (1993) I

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